一種基于三并聯(lián)萬向節(jié)的臥式數(shù)控機(jī)床的研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于其本身具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，如剛度高、承載能力強(qiáng)、動態(tài)性能好、速度快和結(jié)構(gòu)簡單等，受到了國際學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛重視。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)固有的許多缺點(diǎn)，然而，并聯(lián)機(jī)構(gòu)本身同時又存在著工作空間相對較小、接觸剛度小、運(yùn)動耦合、數(shù)學(xué)模型相對復(fù)雜、控制困難等問題，使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用受到很大的制約。為有效解決這些問題，使并聯(lián)機(jī)構(gòu)真正走向?qū)嵱没?，在機(jī)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)上采用串并聯(lián)復(fù)合結(jié)構(gòu)是比較好的方法。本文提出一種基于三并聯(lián)萬向節(jié)的

2、新型臥式數(shù)控機(jī)床，針對它的空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　在運(yùn)動學(xué)分析方面，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換建立了機(jī)構(gòu)的位置分析逆解;利用微分和影響系數(shù)方法導(dǎo)出了三并聯(lián)萬向節(jié)和混聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣，并分別進(jìn)行了速度、加速度正逆解分析以及在此基礎(chǔ)上的運(yùn)動仿真，分析了機(jī)構(gòu)的輸入、輸出速度以及加速度關(guān)系，并分析了連桿的速度、加速度。
　　在動力學(xué)分析方面，在已經(jīng)進(jìn)行的運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，建立了三并聯(lián)萬向節(jié)的力雅可比矩陣;運(yùn)用拉格朗日方程建立了機(jī)構(gòu)

3、的動力學(xué)模型，進(jìn)行了相應(yīng)的動力學(xué)仿真，分析了機(jī)構(gòu)的動力學(xué)特性。
　　在機(jī)構(gòu)性能分析方面，用邊界搜索方法得到三并聯(lián)萬向節(jié)的工作空間;通過判別機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣的特性討論了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異性;通過引入雅可比矩陣的條件數(shù)作為性能評價指標(biāo)，對機(jī)構(gòu)的靈巧性進(jìn)行了研究;對機(jī)構(gòu)性能進(jìn)行了仿真，使分析可視化。
　　在鉆削實(shí)驗(yàn)方面，在對東北大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究所現(xiàn)有的并聯(lián)數(shù)控刃磨機(jī)床樣機(jī)作適當(dāng)改裝后，進(jìn)行了鉆削功能實(shí)現(xiàn)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，分析了現(xiàn)有